Tech In Plain Sight: Glucomètres

Si vous ou quelqu’un que vous connaissez êtes diabétique, il y a fort à parier qu’un glucomètre fait partie intégrante de votre vie. Ils sont bon marché et abondants, mais ils sont en fait de haute technologie – enfin, au moins une partie d’entre eux le sont.

Les compteurs eux-mêmes ne semblent pas beaucoup, mais c’est trompeur. Une batterie, quelques pièces, un écran et suffisamment de contrôleur pour faire des choses comme se souvenir des lectures semblent tout couvrir. Vous ne seriez pas surpris, bien sûr, que vous puissiez obtenir toute l’affaire « sur une puce ». Mais il s’avère que la vraie magie réside dans la bandelette réactive et obtenir une bonne lecture d’une bandelette nécessite plus de métrologie que vous ne le pensez. Un compteur commun nécessite une mesure de courant précise jusqu’à 10 nA. La lecture doit également être ajustée en fonction de la température. L’appareil est étonnamment complexe pour quelque chose qui ressemble à un équipement de consommation presque jetable.

Bien sûr, il y a tout le temps des annonces sur de nouvelles technologies qui ne nécessiteront pas de piqûre d’aiguille. Jusqu’à présent, aucun de ceux-ci n’a vraiment fait son chemin pour une raison ou une autre, mais cela, bien sûr, pourrait changer. GlucoWatch G2, par exemple, était une montre capable de lire la glycémie, mais apparemment, elle était incapable de faire face à la transpiration.

Même les compteurs qui surveillent en permanence fonctionnent toujours plus ou moins de la même manière que les compteurs bon marché. Comme Dan Maloney de Hackaday l’a détaillé il y a quelques années, les glucomètres en continu laissent un minuscule capteur sous votre peau et mesurent les fluides dans votre corps, pas nécessairement le sang. Mais le fonctionnement du capteur est généralement le même.

Pour les besoins de cet article, je ne parlerai que du lecteur traditionnel : vous insérez une bandelette réactive, vous piquez le doigt et laissez la bandelette réactive s’imprégner d’un peu de sang.

Deux types différents

Glucomètre
Glucomètre bon marché typique

Quelle que soit la façon dont vous le coupez, la vraie magie réside dans les bandelettes réactives. Cependant, la façon dont vous mesurez la bande peut varier. Le moyen de loin le plus courant consiste à utiliser un amplificateur pour lire les très faibles courants. Cependant, vous pouvez également utiliser des LED précises et une photodiode – cela nécessite également une lecture de courant très précise, un produit chimique supplémentaire et une synchronisation précise, de sorte que vous ne voyez pas très souvent des compteurs optiques aujourd’hui. L’exception est qu’il existe des bandelettes de test que vous pouvez lire en regardant simplement la couleur de la bande. Ce n’est pas très précis, mais c’est peu coûteux et pratique. Pour la plupart des gens, la lecture exacte de la glycémie n’est pas nécessairement aussi importante que de savoir si elle est normale, élevée ou très élevée, par exemple, donc observer la couleur d’une bandelette est parfois suffisant.

La bandelette de test habituelle utilise un produit chimique pour réagir à l’échantillon de sang. Chaque type de bande peut être différent, utilisant une réaction chimique différente ou un nombre différent d’électrodes. Cependant, il existe quelques éléments communs.

Premièrement, la bandelette utilisera une sorte d’enzyme qui réagira avec le glucose dans l’échantillon et produira quelque chose que vous pourrez détecter électroniquement. La glucose oxydase est le choix le plus courant, bien qu’il existe d’autres enzymes similaires comme la glucose déshydrogénase nicotinamide adénine dinucléotide ou la glucose déshydrogénase flavine adénine dinucléotide.

L’image ci-dessous montre deux marques différentes de bandes avec et sans les couvercles qui cachent tous les rouages. Le sang entre sur la gauche et le côté droit a des contacts qui se connectent au compteur.

Bandelettes réactives
La structure interne des bandelettes de test supérieure et inférieure a été exposée.

Si vous devez mettre votre doigt avec une aiguille plusieurs fois par jour, vous devenez assez sensibilisé à la grosseur de cette aiguille. Au fil du temps, les glucomètres sont devenus de plus en plus sensibles et nécessitent donc moins de sang. Moins de sang signifie que vous pouvez utiliser une aiguille plus fine et peut-être ne pas la régler pour qu’elle aille si profondément. Tout ce qui peut réduire la quantité de sang requise par test aidera à vendre des compteurs aux patients. Un compteur de pointe aujourd’hui pourrait utiliser aussi peu que 300 picolitres de sang. Un moustique affamé prendra environ 10 microlitres, donc 300 picolitres est une très petite quantité en effet. En général, l’action capillaire aspire une quantité connue de sang dans la bandelette après avoir collé votre doigt.

Cellules

Une bande peut avoir plus d’une cellule à des fins différentes. Par exemple, une cellule peut simplement détecter que du sang est arrivé à l’emplacement, ce qui implique que la cellule précédente devrait offrir une lecture valide. Chaque cellule aura au moins une paire d’électrodes. Dans certains cas, une cellule aura plus de deux électrodes et, dans ce cas, le compteur appliquera un courant de polarisation à une électrode. Cela augmente la complexité mais peut fournir un meilleur résultat.

Certains compteurs choisissent de mesurer la charge électrique totale produite par la réaction chimique. D’autres mesurent la charge à un moment particulier de la réaction et l’utilisent pour en déduire le total.

Soit dit en passant, les bandelettes de test sont l’endroit où tout l’argent est gagné puisqu’elles sont jetables. Tout comme Radio Shack avait l’habitude de donner des lampes de poche pour vendre des piles, les glucomètres sont souvent donnés gratuitement ou vendus à des prix très bas, sachant que vous devrez alors acheter un approvisionnement régulier de bandelettes pour rendre le lecteur utile.

Codage

La plupart des compteurs d’aujourd’hui ne nécessitent pas de codage, mais c’était courant dans le passé. Différents lots de bandelettes de test auraient des caractéristiques différentes, vous devrez donc entrer un code à partir des bandelettes dans le lecteur pour obtenir des lectures précises. Si vous êtes inconditionnel, vous pouvez également obtenir des solutions d’étalonnage pour tester la précision du compteur.

Certains lecteurs utiliseront des bandelettes de test qui communiquent automatiquement leur code au lecteur. Cela peut se faire via un mécanisme sur la bandelette ou dans le conteneur utilisé pour un conteneur de bandelettes. Alors que certaines bandelettes de test peuvent avoir une cellule dédiée à l’étalonnage, la plupart des bandelettes sont maintenant simplement produites avec une tolérance serrée afin que le codage puisse être facilement automatisé en utilisant une seule constante d’étalonnage ou en détectant l’une des quelques constantes à l’aide d’une simple connexion sur la bande.

La haute technologie partout

La technologie derrière ces capteurs est relativement récente. Le travail original remonte à la fin des années 1950 avec des capteurs pratiques similaires à ce que vous voyez aujourd’hui apparaître au début des années 1960. Cependant, la quantité de sang requise, la précision et, bien sûr, toutes les fonctionnalités de pointe du microcontrôleur se sont améliorées au cours des six dernières décennies. Il est étonnant, cependant, que même après tant d’années, il n’y ait pas eu de meilleur moyen de mesurer la glycémie de manière non invasive.

Si je vous avais demandé d’aller à la pharmacie et de prendre un nanoampèremètre, vous n’auriez probablement pas deviné que vous alliez à la section des tests diabétiques. Je suis quelque peu surpris que nous ne voyions pas plus de ces compteurs – ou les puces conçues pour les conduire – piratés dans d’autres instruments bien que nous ayons vu au moins un réutiliser certains des circuits électrochimiques. Pendant ce temps, nous attendons toujours le système de surveillance du glucose non invasif dont nous entendons parler.